薰衣草化學成分探討范文

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《質譜學報》2016年第3期

摘要:

采用頂空固相微萃取一氣相色譜一質譜(HS-SPME-GC/MS)聯用技術，結合保留指數(Rl),建立了新疆不同品種薰衣草化學成分的快速分析方法，并采用多元統計分析方法對不同品種薰衣草的特征差異性標志物進行識別。選取薰衣草揮發性化合物中順一R-羅勒烯、芳樟醇、乙酸芳樟酷、u品烯一個醇、石竹烯和石竹烯氧化物等6個代表性成分進行方法考察，首先優化HS-SPME萃取條件，然后運用GC/MS法分析3個品種26批薰衣草花中揮發性成分，最后采用主成分分析(PCA)和偏最小_乘一判別分析(PLS-D八)對數據進行處理。結果顯T:3個不同品種薰衣草樣品間的化學成分得到有效區分;篩選識別出9個不同品種薰衣草間差異顯著的化學成分標志物，薰衣草特征變量組分與差異標志物分析結果一致。這說明，SPME-GC/MS結合多元統計技術可以為薰衣草復雜體系的快速鑒定、差異標志物識別提供可行的方法參考。

關鍵詞:

頂空固相微萃取(HS-SPME);氣相色譜一質譜(GC/MS);薰衣草;主成分分析(PCA);偏最小_乘法一判別分析(PLS-DA )

薰衣草是唇型科薰衣草屬植物，為多年生亞灌木，有著悠久的種植和應用歷史口?7。在我國，薰衣草的主要栽培地區為新疆伊犁，其種植面積約占全國薰衣草種植面積的9500，是世界三大薰衣草基地之一。薰衣草香味濃郁而柔和，無毒副作用，被廣泛用于香水、護膚品、洗發液等多種日用品中。此外，薰衣草還是一種傳統的維吾爾族藥材，用于治療風寒感冒、濕痹關節痛、頭疼頭暈等疾病，還可治療皮炎和濕疹等皮膚病}3}}。但不同品種薰衣草的化學組成及含量具有一定的差異性，使其藥效及品質不同，直接影響市場價格和應用范圍。薰衣草花中的揮發性成分決定了薰衣草的品質。目前對揮發性成分的提取方法主要有水蒸氣提取法和超臨界C():提取法，二者都存在樣品用量大、費時及提取成本高等缺點。頂空固相微萃取(HS-SPME)是集采樣、萃取及富集于一體的樣品前處理技術，具有提取速度快、不使用溶劑、樣品用量少等優點，在天然產物揮發性成分分析中得到了普遍應用。近年來，隨著薰衣草應用范圍的擴大，在薰衣草的栽培技術，精油的提取、應用及化學成分分析等方面已開展了廣泛的研究陽。〕，但對新疆不同品種薰衣草揮發性成分的整體變化和顯著差異性標志物成分的研究則鮮見報道。薰衣草精油的化學成分復雜，如何從大量信息中提取有用的數據是一個難點，而多元統計分析技術可以很好地解決數據復雜的問題}m-}s}。本研究擬采用頂空固相微萃取一氣相色譜一質譜(HS-SPME-GC/MS>技術結合保留指數(RI>法對新疆3個品種26批薰衣草中揮發性成分進行快速提取與鑒定，并通過主成分分析(PCA)和偏最小二乘法(PLS-DA)對數據進行統計分析，以實現不同品種薰衣草特征差異性標志物的區分，從而為薰衣草化學成分的快速鑒定和品質控制提供科學依據。

1實驗部分

1.1儀器與試劑

78908UC-5977AMSD氣相色譜一質譜聯用儀:美國Aglient公司產品;DF-lO1S集熱式磁力加熱攪拌器:江蘇省金壇市醫療儀器廠產品;57330-U手動固相微萃取裝置、50/30pmDVB/CAR/PDMS萃取纖維、20mI玻璃樣品瓶(配有PTFE/硅膠墊片的螺紋瓶蓋):均為美國Supelc。公司產品;XA型粉碎機:江蘇姜堰市分析儀器廠產品。C_-,-Cz正構烷烴標準品:上海化學試劑有限公司一廠產品;實驗所用薰衣草為2015年采摘的盛花期的法國藍、H-7O1和C-197(2),3個品種共26批，采摘地點為大量種植薰衣草的新疆伊犁生產建設兵團65團、69團和70團。

1.2薰衣草樣品處理與進樣

將薰衣草花粉碎，過20目篩，存放于生℃冰箱中，備用;實驗時，準確稱取20mg冷藏的薰衣草樣品于20mI頂空瓶中，將其置于55℃水浴鍋內平衡30min后，采用50/30}mDVB/CAR/PDMS萃取頭進行固相微萃取，靜態頂空萃取30min;萃取完成后，將纖維頭插人到氣相色譜儀進樣口解吸30so

1.3實驗條件

1.3.1色譜條件色譜柱:HP-INN()Wax毛細管柱(60mX0.25mmX0.5gym);升溫程序:20℃保持1min，以30C/min升至220℃，再以100C/min升至250℃，保持1min;載氣(He)流速1.0mI丫min;分流比10：1。

1.3.2質譜條件電子轟擊(EI)離子源，電子能量70eV，傳輸線溫度250℃，離子源溫度230℃，質量掃描范圍、7/二30-}-50001.4保留指數的測定取C}'}'(`z正構烷烴標準品，在與樣品相同的分析條件下測定正構烷烴的保留時間，并計算化合物的保留指數RI。通過譜庫檢索、化合物保留指數的計算值與KIST數據庫在相同色譜柱HP-INN()Wax上的RI文獻檢索值的對比，對薰衣草花樣品中的揮發性組分進行定性分析。

2結果與討論

2.1SPME萃取條件的優化本實驗采用單變量的方法對法國藍A,、樣品的萃取溫度、萃取時間和解吸時間等參數進行優化。優化過程中選取薰衣草揮發性化合物中具有不同沸點和不同含量的順一R-羅勒烯、芳樟醇、乙酸芳樟醋、帖品烯理一醇、石竹烯和石竹烯氧化物等6個代表性化合物的色譜峰面積作為評價標準，實驗平行3次，計算平均值和標準偏差。另外，萃取纖維涂層的極性也直接影響萃取方法的靈敏性和選擇性。根據文獻仁1側6〕，選擇DVB/CAR/PDMS纖維頭萃取薰衣草揮發性化合物。

2.1.1萃取溫度的選擇溫度對萃取過程具有雙重影響。溫度升高有助于分析物從樣品基質中釋放出來，但如果溫度持續上升會降低分 析物在涂層和樣品中的分配系數，降低萃取纖維吸附分析物的能力。因此，選擇合適的溫度是確保最佳萃取效率的關鍵。本實驗對不同萃取溫度(20}55}70}80和900C)下目標化合物的萃取效率進行研究，結果示于圖1。可以看出，除順-R-羅勒烯和石竹烯氧化物外，其余化合物的萃取效率都在55℃時達到最大值，之后，隨溫度升高萃取效率下降，因此選擇55℃為最佳萃取溫度。

2.1.2萃取時間的選擇萃取時間是頂空固相微萃取過程的一個重要參數。對不同萃取時間(20,30,50,7。和90min)下目標化合物的萃取效率進行考察，結果示于圖2。可以看出，除順一戶羅勒烯和石竹烯氧化物在90min時獲得最大萃取效率外，其余化合物在20一90min內的萃取效率變化不大。經綜合考慮，選擇30min為樣品的最佳萃取時間。

2.1.3解析時間的選擇在氣相色譜進樣口解吸時，若解吸時間過短可能導致解吸不完全。實驗考察了250℃解析溫度下，不同解析時間(10,20,30,60和120s)對分析物萃取效率的影響，結果示于圖3。可以看出，6個目標化合物均在30s時達到充分解析，且隨著解析時間的延長萃取效率稍許下降。因此，選擇30s為最佳解析時間。

2.2樣品測定

采用GC/MS法對26批薰衣草花樣品進行分析，各成分質譜圖經數據庫檢索，并結合保留指數RI，確定了薰衣草精油中的23個化學成分，結果列于表1。應用峰面積歸一法確定薰衣草樣品中化學成分的相對百分含量，結果列于表2，其中，樣品A}B和C分別為薰衣草品種法國藍、H-7O1和C-197(2)0薰衣草揮發性成分主要以帖烯氧化物類化合物為主，分別為芳樟醇、乙酸芳樟醋、乙酸薰衣草醋、帖品烯-小醇和石竹烯氧化物。其中，芳樟醇(含量>1000)和乙酸芳樟醋(含量>2200)是含量最高的2個化合物，并且被認為其含量越高薰衣草的品質越好。薰衣草揮發性化合物中還含有較多的順廿羅勒烯、。一檀香烯、石竹烯和順廿法呢烯等烯烴類化合物，且不同品種薰衣草中化學成分種類和含量存在一定的差異。

2.3PCA分析

采用主成分分析(PCA)法對26批薰衣草樣品品種的差異及樣品與揮發性化合物的相關性進行分析。以薰衣草樣品的GC/MS數據為研究對象，用23個色譜峰的面積百分含量構建主成分分析數據矩陣，對所構建數據標準化處理后進行PCA分析。結果表明，第一主成分(PC1)方差為56.300，第二主成分(PC2)方差為17.200，前2個累積方差貢獻率為73.700,所以前2個主成分可以代表原數據的主要信息。主成分分析結果示于圖生。由主成分PC1和PC2得分分布圖(圖2a)可見，薰衣草樣品被明顯分為3個區域，說明這3個品種的化學成分存在明顯的差異。主成分分布圖(圖2a)和變量載荷圖(圖2b>在分布和趨勢上具有一致性和可比性。經過對比分析，根據品種不同，薰衣草樣品可分成工、11、}3個類別。其中，工類主要包括法國藍樣品A,-,-A,，特征變量組分主要為石竹烯氧化物和乙酸薰衣草醋;11類主要包括H-7O1樣品Yi}Yz和B:，特征變量組分主要為乙酸芳樟醋和石竹烯;111類包括C-197(2)樣品C}^-C}，特征變量組分主要為芳樟醇、帖品烯理一醇、順廿羅勒烯和順廿法呢烯。

2.4PLS-DA分析

采用PLS-DA法分析薰衣草不同品種之間的差異變量，即差異標志物成分。以常用變量載荷評價參數(VIP)值來描述變量的貢獻程度，當VIP>1即認為存在潛在的差異化學成分。對法國藍和H-7O1樣品進行PLS-IAA聚類分析，結果示于圖5a，模型驗證結果(RzY=0.900,Q2-0.861)顯示其可靠有效;PLS-DA的VIP得分圖示于圖5b，其中，VIP>1的化合物共有2個，分別為乙酸薰衣草醋、乙酸芳樟醋、石竹烯和吉瑪烯n。對法國藍和C-197(2)樣品進行PLS-DA聚類分析，結果示于圖6a，模型驗證結果(R'Y=0.901,Q2=0.862)顯示其可靠有效;PLS-DA的VIP得分圖示于圖6b,VIP>I的化合物共有7個，分別為乙酸薰衣草醋、芳樟醇、帖品烯勝一醇、順節羅勒烯、順節法呢烯、乙酸芳樟醋和石竹烯氧化物。對H-701和C-197(2)樣品進行PLS-DA聚類分析，結果示于圖7a,模型驗證結果(RzY=0.971,Q2-0.936)證明其可靠程度較高;PLS-DA的VIP得分圖示于圖7b,VIP>1的化合物共有9個，分別為芳樟醇、石竹烯、順廿法呢烯、乙酸芳樟醋、乙酸薰衣草醋、吉瑪烯n、順廿羅勒烯、帖品烯理一醇和石竹烯氧化物。3個不同品種薰衣草之間具有9個潛在的差異標志物成分，數據分析結果與PC'A不同品種的特征變量組分分析結果一致，2種多元統計技術的分析結果可互相驗證。其中，共有的差異性標志物為乙酸薰衣草醋和乙酸芳樟醋，乙酸薰衣草醋在法國藍中的相對百分含量最高，并且是法國藍的特征變量組分;乙酸芳樟醋在H-7O1中的相對百分含量最高，同時是H-7O1的特征變量組分。

3結論

建立了HS-SPME與GC/MS聯用分析薰衣草中揮發性成分的方法，并結合多元統計分析技術快速識別不同品種薰衣草花中差異標志物。采用該方法對3個品種26批新疆薰衣草樣品進行了系統地研究。萃取條件優化過程中所選用的順廿羅勒烯、芳樟醇、乙酸芳樟醋、帖品烯理一醇、石竹烯和石竹烯氧化物等6個具有代表性的化合物既是薰衣草樣品的主要特征變量組分，又是差異標志物成分，使得建立的樣品提取方法更具代表性和準確性。利用GC/MS結合保留指數RI進行定性分析，可以提高薰衣草揮發性化合物定性結果的準確性。采用PCA和PLS-DA技術對GC/MS數據進行分析，3個不同品種薰衣草樣品被明顯的分為3個區域，不同品種薰衣草間得到9個差異化學成分，特征變量組分與差異標志物分析結果一致。結果表明，SPME-GC/MS結合多元統計技術可以對薰衣草復雜體系實現快速分析、識別差異標志物成分。該方法具有樣品用量少、靈敏度高、不需使用溶劑等優點，可為天然產物中揮發性成分的快速分析提供方法參考。

參考文獻:

1.中華人民共和國藥典委員會中華人民共和國I}_生部藥品標準:維吾爾藥分冊[M]烏魯木齊:新疆科技I}_生出版社，1998:112}.

2.候婭，馬陽，鄒立思，等基于UPLC-TripleT固-MS/MS技術分析不同產地太子參的差異化學成分}J刁質譜學報，2015,360):359-366.

3.李偉，劉亞麗，結合OPLS-D八成分與識別差宋永貴，等UPLC-Q-T固-MSF:模式快速鑒定南、北五味子化學異標志物[J].中草藥，2015,6(15)_2212-2218.

作者：趙潔 唐軍 陳兆慧 符繼紅 單位：新疆大學理化測試中心